第八章PLC的應(yīng)用8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟PLC的控制系統(tǒng)是由PLC作為控制器來構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)。PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)根據(jù)控制對(duì)象的控制要求制定電控方案，選擇PLC機(jī)型，進(jìn)行PLC的外圍電氣電路設(shè)計(jì)以及PLC程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試。要完成好PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，除掌握必要的電氣設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)外，還必須經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，深入生產(chǎn)現(xiàn)場，將不斷積累的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來。1/24/2024Page28.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要原則和內(nèi)容1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則首先要滿足被控設(shè)備的全部控制要求，包括功能要求、性能要求等。在滿足控制系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性等?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)確保控制設(shè)備性能的穩(wěn)定性及工作的安全性和可靠性。控制系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性，能滿足生產(chǎn)設(shè)備的改良和系統(tǒng)的升級(jí)。要注意控制系統(tǒng)輸入/輸出設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化原則和多供應(yīng)商原則，易于采購和替換。易于操作，符合人機(jī)工程學(xué)的要求和用戶的操作習(xí)慣。1/24/2024Page32.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。選定PLC的型號(hào)。編制PLC的輸入/輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系。設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件。編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。8.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1.深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求2.確定I/O設(shè)備3.選擇合適的PLC類型4.分配I/O點(diǎn)5.設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序6.將程序輸入PLC7.進(jìn)行軟件測試8.應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試9.編制技術(shù)文件1/24/2024Page58.2PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

PLC硬件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，只有選擇好了合適的PLC硬件才能在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)調(diào)試。并不是越貴越高級(jí)的PLC就一定越好，在滿足功能的前提下，選擇合適的PLC才是正確的方法。1/24/2024Page68.2.1PLC機(jī)型的選擇1.對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇2.對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇3.對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇4.根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型5.對(duì)在線和離線編程的選擇6.據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型7.對(duì)PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇1/24/2024Page78.2.2I/O模塊的選擇1.開關(guān)量輸入模塊的選擇（1）輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)（2）輸入接線方式（3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量（4）輸入門檻電平2.開關(guān)量輸出模塊的選擇（1）輸出方式（2）輸出接線方式（3）驅(qū)動(dòng)能力（4）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量3.模擬量I/O模塊的選擇1/24/2024Page88.3PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件選擇完畢之后，就要根據(jù)工程要求進(jìn)行軟件，程序編制完畢之后，還需要進(jìn)一步的調(diào)試才能滿足工程實(shí)際需要。下面介紹軟件設(shè)計(jì)的方法。1/24/2024Page98.3.1PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法

在了解了PLC程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。1.圖解法編程圖解法是靠畫圖進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時(shí)序流程圖法和步進(jìn)順控法。（1）梯形圖法（2）邏輯流程圖法（3）時(shí)序流程圖法（4）步進(jìn)順控法2.經(jīng)驗(yàn)法編程3.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程1/24/2024Page108.3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫PLC程序了。編寫PLC程序和編寫其他計(jì)算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。1.對(duì)系統(tǒng)任務(wù)分塊2.編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖3.繪制各種電路圖4.編制PLC程序并進(jìn)行模擬調(diào)試5.制作控制臺(tái)與控制柜6.現(xiàn)場調(diào)試7.編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運(yùn)行1/24/2024Page118.4控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試軟件、硬件設(shè)計(jì)完成之后，并不代表系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成功，由于設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)的環(huán)境與工廠實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境有所區(qū)別，系統(tǒng)未必能夠正常工作，因此控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試就顯得尤為重要，工作量甚至不亞于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1/24/2024Page128.4.1 系統(tǒng)安裝及環(huán)境條件設(shè)計(jì)1. 環(huán)境條件(1) 溫度影響(2) 濕度影響(3) 振動(dòng)和沖擊影響(4) 周圍空氣影響2. 安裝設(shè)計(jì)3. PLC的安裝注意事項(xiàng)8.4.2 布線注意事項(xiàng)1. 輸入信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)2. 輸出信號(hào)的抗干擾設(shè)計(jì)3. 輸入輸出信號(hào)漏電流的處理4. 沖擊電流的處理輸入輸出信號(hào)采用光電隔離措施的抗干擾設(shè)計(jì)(1) 用于輸入輸出的隔離(2) 用于減少噪聲與消除干擾2. 外部配線設(shè)計(jì)(1) 線纜選擇(2) 配線距離要求(3) 雙絞線的使用8.4.3 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. PLC控制系統(tǒng)接地的意義2. 接地方法接地時(shí)還應(yīng)注意：? 接地線應(yīng)盡量短且截面積大于2mm2，接地電阻小于10Ω為宜。? 接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，PLC接地線的長度應(yīng)在20m以內(nèi)為宜。? 控制器的接地線與電源線或動(dòng)力線分開，不能避開時(shí)應(yīng)垂直交叉。? LG端是噪聲濾波器中性端子，通常不要求接地，但是當(dāng)電氣干擾嚴(yán)重時(shí)或?yàn)榱朔乐闺姄魬?yīng)將LG端與GR端短接后接地。8.4.4 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 使用濾波器2. 采用分離供電系統(tǒng)(1) 采用隔離變壓器的供電系統(tǒng)(2) 采用UPS的供電系統(tǒng)(3) 雙路供電系統(tǒng)8.4.5 冗余系統(tǒng)與熱備用系統(tǒng)1. 冗余控制的類型(1) 處理器冗余(2) 通信冗余(3) I/O冗余(4) 電源冗余2. 冗余控制的具體方式(1) PLC并列運(yùn)行(2) 雙機(jī)雙工熱/后備控制系統(tǒng)(3) 表決式冗余系統(tǒng)(4) 與繼電器控制盤并用(5) 網(wǎng)絡(luò)冗余8.4.6 PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì)1. 輸入輸出保護(hù)2. 電纜選擇的敷設(shè)3. 正確選擇接地點(diǎn)4. PLC自身的改進(jìn)5. 軟件抗干擾措施(1) 邏輯錯(cuò)誤檢測法2. 數(shù)據(jù)和程序的保護(hù)3. 軟件容錯(cuò)(1) 程序復(fù)執(zhí)技術(shù)(2) 對(duì)死循環(huán)作處理(3) 軟件延時(shí)8.5 靜電預(yù)防8.5.1 靜電的危害1. 火災(zāi)或爆炸2. 電擊3. 妨礙生產(chǎn)8.5.2 防靜電措施1. 接地法